许 皓，许传敏，高 昇

（山东交通学院交通土建工程学院，山东济南 250357）

0 引言

随着我国经济的快速发展，交通基础设施也得到了空前的发展。交通线路交替纵横分布，新建的线路与交通繁忙的线路不可避免地产生交替，而通常对于繁忙的路线实行封闭施工往往是不经济的办法，国内目前通常采用跨越、转体、支架等方式进行施工，对于既有跨铁路的交通路线，采用转体施工是目前国内常用的施工工艺。转体施工不仅可以提高安全性，同时也可以提高施工效率。目前我国转体施工的桥梁数量处于世界领先地位［1］。但是在悬臂施工过程中，悬臂梁段刚度及施工质量不均，易造成悬臂两侧产生不平衡力矩，故转体施工之前的不平衡称重是十分必要的。

转体施工的关键技术在于转体过程中保证桥梁结构体的稳定性，在桥梁体悬臂施工中，转体结构自重大，竖向转动惯性大，容易使桥梁结构变形甚至开裂。为此，文章以转体施工前需要对桥梁结构进行平衡称重试验，对转体结构桥梁的不平衡侧进行配重，通过计算得到不平衡力矩、摩阻力矩以及偏心距及摩擦系数，对转体施工提供技术指导，保证桥梁结构在转体施工过程中的安全与稳定。

1 工程概况

新建潍坊至莱西铁路跨海清铁路大桥60+100+60 双线连续箱梁（位于直线上）269 号墩、270 号墩，转体梁悬臂长度为49 m，墩转体结构重量为7 001吨，转角41.9°。桥梁转体结构由下转盘、球绞、上转盘以及转体的牵引系统组成，下转盘球绞直接为4 100 mm，上转盘球绞直径为3 800 mm，钢板厚度均为40 mm。上转盘及下转盘均采用C50混凝土浇筑，待转体桥梁结构转体就位结束，用C50混凝土封固转动系统的上转盘、下转盘及球绞，再进行桥梁边跨、跨中合拢，实现全桥的贯通。

2 平衡称重计算原理

测试转体结构的不平衡力矩常采用球绞转动的方法，这种方法的特点在于使转体结构产生突发位移，受力明确，只考虑转体结构自身，不受其他因素的干扰，因此测试结果较为准确，是目前常用的测试转体结构不平衡力矩的方法。

转体结构臂施工完毕且托架拆除后，整个转动桥梁结构体平衡表现为两种情况：

（1）转体结构球绞摩阻力矩（Mz）大于转动体不平衡力矩（MG），此时转动体结构处于平衡状态，不会绕球绞产生刚体转动。整个结构的稳定性由球绞摩阻力矩（Mz）及转动体不平衡力矩（MG）所维持。

（2）转体结构球绞摩阻力矩（Mz）小于转动体不平衡力矩（MG），此时转动体结构会绕球绞产生刚体转动，直至支撑脚参加工作。整个转动体结构的稳定性由球绞摩阻力矩（Mz）、转体结构不平衡力矩（MG）以及支撑脚反力维持。

其中式（1）、式（2）和式（3）中P1为转动体重侧顶推力；P2为转动体轻侧顶推力；P2′为千斤顶回落时转体结构发生轻微转动的力；L1及L2分别为P1和P2为相对球绞中心的距离；R为球绞中心转盘球面半径；N为转体结构重量［2］。

3 平衡称重方案及数据

3.1 称重前准备阶段

转体桥梁施工前首先移除转体桥梁结构上部器具、材料，保证桥梁上部无多余荷载；测量支撑脚之间的距离，根据转体施工方案进行布置百分表，并读取百分表初始值；拆除沙箱，待转体结构稳定后观测支撑脚之间的距离，判断转体结构是否产生滑动；在转体结构的纵桥向大里程、小里程侧安置千斤顶，对转体结构进行横向、纵向不平衡力矩的试验；千斤顶需分级缓慢加载，每一级加载结束，待桥体稳定后观测百分表读数并记录［3］。

3.2 称重试验加载及测点布置

根据转体施工要求，需要400吨顶推力的千斤顶4 台，安装在轴线两侧且对称分布轴线右两侧，通过左侧、右侧百分表的读数判断转体结构在横桥向是否需要布置千斤顶进行横桥向称重。同时需对称安装4 个百分表，在千斤顶分级加载荷载转体结构稳定时，观测百分表的读数并记录。根据施工方案，千斤顶及百分表的安装布置如图1所示。

3.3 称重结果分析

根据现场转体施工顶推及百分表记录数据，绘制出千斤顶推力—位移曲线图。以270#墩的千斤顶推力—位移曲线图为例，270#墩大里程侧千斤顶顶推力—位移曲线关系如图2所示、270#墩小里程侧顶推力—位移曲线关系如图3所示。

图1 千斤顶及百分表安装示意

由图2、图3 可知，270#墩大里程侧、小里程侧千斤顶力施加至1 840 kN、2 732 kN 时，转体结构桥体产生突变的位移变化。这说明转体桥梁结构在次荷载作用下产生移动，即可证明此时的千斤顶荷载为不平衡称重的最小荷载值。在施加千斤顶荷载情况时，270#墩横桥向左侧和右侧2#、4#百分表的读数对称近似，表明转体结构在横桥向重心无偏差，故转体结构在横桥向不平衡力矩可以忽略不计。

图2 270#墩大里程顶推力—位移曲线

图3 270#墩小里程顶推力—位移曲线

由图 2、图 3 可知P1=1 840，P2=2 732，距球绞中心距离L1=L2=4.7 m，由公式（1）—（2）可得270#墩的不平衡力矩为MG=1 976.96 kN·m，摩阻力矩为MZ=10 744.2 kN·m，由公式（3）可得摩阻系数u=0.052 199 54，转动体偏心距e=0.030 552 486，故在270#墩大里程侧距桥墩中心30 m 处配重69.87 kN 压重，即可保证转体桥梁的安全稳定，同理可得269#墩的不平衡压重。

4 配重方案

（1）269#墩转体结构横桥向重心位于轴线位置，故不考虑转体结构横桥向配重，建议只沿纵桥向小里程侧，距桥墩中心30 m处配置1.02 kN等效沙袋。

（2）270#墩转体结构横桥向重心位于轴线位置，故不考虑转体结构横桥向配重，建议只沿纵桥向大里程侧，距桥墩中心30 m处配置69.87 kN等效沙袋。

（3）沙袋经过称重后方可运至梁上，压重需保证配重后的重心通过球绞竖轴线。

5 结语

依据上述配重方案对转体桥梁结构进行配重，在整个转体施工过程中，转体桥梁结构安全平稳地转到设计要求，这表明：（1）称重过程中，对转体施工结构的顶推力需分级缓慢对称施加，防止转体结构失稳。（2）按照配重方案，对转体桥梁结构需进行横向、纵向配重，保证桥梁在转体施工过程中横桥向、纵桥向的稳定。（3）转体结构桥梁横桥向位移变化对称，说明转体桥梁结构在横桥向重心位于轴线，可忽略横桥向不平衡力矩对转体施工的影响。